CN201255555Y - 低能耗低温超低湿人工环境装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种由制冷功率可调整的制冷压缩机和内含温湿度信号处理器与比较器组成的信号处理模块以及制冷压缩机调速模块组成的控制器以及由冷凝器、电热空气加热器、加热上升风道、冷却下降风道、集水器、排水管和温湿度显示仪表构成的低能耗低温超低湿人工环境装置。工作时，被加热的空气送到由压缩机满功率运行制冷的冷凝器进行冷凝除湿和降温，温湿度达到设置要求后压缩机改变为小功率制冷，并通过调整加热制冷功率比达到动态平衡，来实现温湿度的定量控制。

Description

低能耗低温超低湿人工环境装置

所属技术领域

本实用新型属于空气质量控制技术领域，涉及一种温湿度控制装置。

背景技术

在生产、科研和社会生活中有很多项目和物品的存储要求低温和相对湿度在10％以下的超低湿度环境。例如，彩色电影胶片要求在温度4摄氏度，相对湿度14％的环境下才能长期保存；小麦的种子要在温度4摄氏度，相对湿度10％的环境下存储才能保证发芽率，金属防氧化要在低温低湿度环境下存储，很多化学品药品也要在低温低湿度环境下存储等。而要将空气控制在低温超低湿状态，长期以来由于技术水平的限制，难以实现。这种情况直到ZL300730079487.4号中国专利“可定量控制的低温超低湿人工环境装置”专利技术方案的出现，才得以改变。该方案公开了一种由制冷器、干燥器、上升和下降风道及温湿度控制显示装置构成的低温超低湿干燥装置，工作时，不断对空气进行反复加热和冷凝除湿，通过调整加热制冷功率比，在制冷功率大于制热功率情况下达到动态平衡，成为可定量控制的低温超低湿人工环境装置。

但是，该技术方案仍存在缺陷：首先，制冷压缩机不允许停机，因为一旦停机，制冷剂氟利昂就会停止流动，使处于零下深度冷却状态下的冷凝器因失去冷源而温度升高，导致以霜状凝结在冷凝器表面的水分迅速升华为气态散发，使空气湿度骤然升到极高状态。因此要保持被控空间空气的低温超低湿状态，只有使制冷压缩机永不停机才能实现，其次，由于该制冷压缩机属定速制冷压缩机，由于长期不间断连续的高速满功率运行，会造成运动机械部件磨损消耗严重，导致极易产生故障，使产品寿命严重缩短，可靠性大大降低。再次，在实际运行使用中，开机后一般在1-3小时内就能使被控空间空气达到低温超低湿状态，从而制冷压缩机的负载已由重载运行改变为轻载运行状态，一天24小时中，重载运行状态只占少数时间，但为了维持低温超低湿状态不能停机，定速制冷压缩机仍继续以重载运行状态满功率进行运行，而满功率运行的制冷压缩机能耗很高，长此以往，造成严重的能源消耗，并导致运行费用高，限制了推广应用。而可以实现低温超低湿并同时具有高可靠低能耗的人工环境装置，目前还没有出现。

发明内容

为了克服上述低温超低湿人工环境装置的不足，本实用新型提供一种低能耗高可靠的低温超低湿人工环境装置。

本实用新型解决所采用的技术方案是：采用直流调速或交流变频制冷压缩机来取代定速制冷压缩机，并通过包含温湿度信号处理模块和直流调速或交流变频制冷压缩机调速模块组成的控制器，根据当前工况自动调整供给制冷压缩机的直流电压或交流频率对压缩机转速进行控制调整，当温湿度高于控制器的设置要求时，驱动制冷压缩机高速满功率工作，而当温湿度下降达到控制设置要求时，指令制冷压缩机低速运行，降低制冷功率，使其制冷量维持在仅仅使冷凝器表面的结霜不至于因温升过高导致汽化即可。由于低速运转占大部分工作时间，大幅度降低了能源消耗，也减少了制冷压缩机运动机械部件的磨损消耗，使产品可靠性增加，寿命延长。同时由于运行费用的大幅降低，有利于产品的推广应用。

本方案采取的措施是：控制器以单片机处理器为核心，包括具有温湿度信号采样传感器、温湿度信号处理控制器、比较器、化霜控制器构成的信号处理模块和直流调速或交流变频制冷压缩机调速模块与控制执行机构组成，并配置温湿度显示仪表。

在低温超低湿空气干燥装置的保温壳体适当位置装设直流调速制冷压缩机或交流变频制冷压缩机，在壳体内被控空间冷凝器前面竖立设置一加热上升风道，其下端为进气口，上端为出气口。在进气口内安装加热功率大小可调整的电热空气加热器，在出气口安装风机，使风机的风能够吹向冷凝器，在加热上升风道与冷凝器之间，设置冷却下降风道，在冷凝器的下方设置带有电磁阀和排水管的集水器，再在适当的位置设置控制器，并将温湿度传感器敏感元件部分设置于壳体内，使之与被控空间空气接触。

通过在比较器设置不同的达到动态平衡的制冷加热功率之比，可使被控空间得到不同的到不同的温湿度控制值，从而实现温湿度定量控制。

工作时，温湿度传感器将采集到的被控空间温湿度值送到信号处理模块与比较器设置的温湿度控制值进行比较，当温湿度值高于控制设置要求时，输出信号到调速模块，驱动制冷压缩机满功率工作，迅速降低冷凝器表面温度，对被控空间空气降温。同时风机启动，从加热上升风道下端进气口将空气抽入加热上升风道，被电热空气加热器加热后，通过出气口经风机吹向冷凝器。热空气与冷凝器接触后空气中的水分被凝附在冷凝器上成为霜状，由于低温空气比重大，再借助风机的力量，被冷却的空气沿冷却下降风道下降到下部后，再被抽入加热上升风道进行加热，然后再由风机送到冷凝器进行降温结露后下降，如此反复循环，在制冷能力大于加热能力的状况下，被控空间内的温度和湿度逐渐降低。当温湿度传感器检测并和送到信号处理模块的信号达到比较器的控制设置要求时，信号处理模块输出信号到调速模块，使制冷压缩机进入低速工作状态，其制冷量功率维持在仅仅使冷凝器表面的结霜不至于因温升过高导致汽化即可。信号处理模块预置有化霜间隔时间和化霜持续时间，当工作了相当时间，冷凝器结霜到一定的厚度后，预置的化霜时间到达，信号处理模块指令制冷压缩机停机和打开电磁阀，电热空气加热器继续加热，热风吹向冷凝器使结霜融解成液态水滴下，被集水器收集后从排水管排到外部。当预置的化霜持续时间结束，信号处理模块指令电磁阀关闭并输出信号到调速模块，又驱动制冷压缩机满功率工作，直到温湿度达到预设值后再进入低速运行，周而复始。被控空间的温度湿度的变化状况通过温湿度显示仪表进行显示，用户可随时了解被控空间当前温湿度值。如此，低能耗低温超低湿人工环境装置即构成。

本实用新型的有益效果是，与ZL300730079487.4号中国专利“可定量控制的低温超低湿人工环境装置”专利技术方案比较，在实现低温超低湿定量控制的同时，耗能可减少约40％，且产品可靠性和寿命大大增加。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1，低能耗低温超低湿人工环境装置侧面结构

图3，低能耗低温超低湿人工环境装置正面结构

图3，电热空气加热器结构及安装方式

图4，冷热空气流动循环图

具体实施方式

在具有保温功能的壳体(1)的内壁(2)设置冷凝器(3)，在冷凝器(3)的前面竖立设置加热上升风道(4)，加热上升风道(4)上方成朝外45度弯曲，在加热上升风道(4)下方进气口(5)内设置有翅片状导风槽(7)散热器的内装有功率可调电加热元件(6)的电热空气加热器(8)，并将电热空气加热器(8)以导风槽(7)竖立的方式安装，便于空气垂直运动。在加热上升风道(4)上方弯曲面的出气口(9)设置风机(10)，使风机(10)的风向斜朝向内壁(2)的后上方，在加热上升风道(4)与冷凝器(3)之间设置冷却下降风道(11)然后将加热上升风道(4)固定，将温湿度传感器敏感元件(12)设置于内壁(2)，与箱内空气接触，在冷凝器(3)下方设置带排水管(15)和电磁阀(14)的U型集水器(13)，在壳体(1)上方设置控制器(16)，在壳体下方设置直流调速或交流变频制冷压缩机(17)，配置具有保温功能的箱门(18)并在适当的位置设置温湿度显示仪表(19)。

工作时，关闭箱门(18)，控制器(16)驱动直流调速或交流变频制冷压缩机(17)满功率运行，使冷凝器(3)温度快速降低，风机(10)启动抽风，使壳体内的空气从加热上升风道(4)进气口(5)进入，通过电热空气加热器(8)上的翅片状散风槽(7)被加热上升，再经上升风道(4)出气口(9)和风机(10)被吹向壳体内壁(2)的后上方再反射下来吹向冷凝器(3)，沿冷凝器(3)与加热上升风道(4)之间的冷却下降风道(11)下降，在下降过程中被冷凝器(3)冷却的同时空气中的水分就凝结于冷凝器(3)表面，成为霜状。热空气经冷却成冷空气后下降到壳体内壁(2)的下部后又被抽入加热上升风道(4)进气口(5)，再加热，再吹向冷凝器(3)，再冷却结霜下降，如此反复循环，在制冷能力大于加热能力的前提下，壳体内的温湿度不断下降。当达到所设置的控制值后，控制器(16)指令直流调速或交流变频制冷压缩机(17)进入低速运行状态，降低制冷功率，使制冷量维持在仅仅使冷凝器表面的结霜不至于因温升过高导致汽化即可。当工作了相当时间，在冷凝器(3)上形成的霜达到一定的厚度后，控制器(16)预置的化霜时间到达，控制器(16)指令直流调速或交流变频制冷压缩机(17)停机和打开电磁阀(14)，电热空气加热器(8)继续加热，热风通过加热上升风道(4)吹向冷凝器(3)，使结霜融解成液态水滴下，被U型集水器(13)收集后从排水管(15)排到壳体(1)外部。当预置的化霜持续时间结束，控制器(16)指令电磁阀(14)关闭，并又驱动直流调速或交流变频制冷压缩机(17)满功率运行制冷和电热空气加热器(8)加热，直到温湿度达到预设值后再进入低速运行，周而复始。被控空间的温度湿度的变化状况通过温湿度显示仪表(19)进行显示，用户可随时了解被控空间当前温湿度值。如此，低能耗低温超低湿人工环境装置即构成。

Claims (4)

1，由控制器、保温壳体、制冷压缩机、电热空气加热器和温湿度显示仪表构成的低能耗低温超低湿人工环境装置，其特征是：在壳体(1)适当位置装设制冷功率可调整的制冷压缩机(17)和内含温湿度信号处理器与比较器组成的信号处理模块以及制冷压缩机调速模块组成的控制器(16)，并装设温湿度显示仪表(19)，在壳体(1)内设有带电热空气加热器(8)和风机(10)的加热上升风道(4)及由冷凝器(3)构成的热空气冷却下降风道(11)，在冷凝器(3)的下方设有带排水管(15)的集水槽(13)。

2，根据权利要求1所述的低能耗低温超低湿人工环境装置，其特征是：制冷功率可调整的制冷压缩机(17)可以是直流调速制冷压缩机，也可以是交流变频制冷压缩机。

3，根据权利要求1所述的低能耗低温超低湿人工环境装置，其特征是：电热空气加热器(8)由装有加热功率可调的电热元件(6)的散热器(7)构成并装设在加热上升风道(4)的进气口(5)，风机(10)的风向能使经电热空气加热器(8)加热的空气吹向冷凝器(3)和冷却风道(11)。

4，根据权利要求1所述的低能耗低温超低湿人工环境装置，其特征是：在排水管(15)上可设置由控制器(16)决定开启或关闭的电磁阀(14)

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